巖土工程中高填方邊坡的穩定性及治理措施分析

胡軍

（江西省地質建設投資集團有限公司 江西南昌 333000）

由于區域的不同，在巖土工程建設中，存在著高填深開挖的問題，從而造成了巖土工程中的高邊坡。在現有的工程建設項目中，仍然存在大量的高填方邊坡。原狀土經處理后，可用于填筑工程。但是，由于其原有結構已被破壞，工程特性會有一定差異，土與巖石顆粒之間存在孔隙，難以壓實。在巖土工程中，填土質量對高填方邊坡的穩定性有著嚴重的影響。如果不能進行有效的處理，在斜坡上存在著許多的安全問題。因此，邊坡的穩定性直接影響到工程施工和基礎設施的正常運行。在巖土工程中，對邊坡加固的工程措施進行了優選，并對其力學性能進行了數值仿真和分析。

1 巖土工程中高填方邊坡的穩定性的概述

1.1 高邊坡

高邊坡是指在土質邊坡高度超過20m 或100m 以下的邊坡，或在30m 以下的巖質邊坡。邊坡高程系數是邊坡穩定的主要因素。邊坡的穩定分析和防護加固工程的設計，必須分別進行或專門設計。

1.2 邊坡

在巖土工程或工程地質（地質工程）的研究領域中，所謂“坡度”通常是指天然斜坡，平臺邊坡、堆積流堆積體、人工邊坡（由交通道路、露天開采、工地和地基等構成）的邊坡形態統稱［1］。它也可以廣義地定義為地球表面上一個傾向于面向天空的地質體，主要由坡頂、坡面、坡腳和下部一定范圍內的坡體組成。邊坡分類有很多種，按坡高可分為低坡、高坡和超高坡；根據邊坡產生的原因，可分為人工邊坡和自然邊坡；按物質組成可分為土質邊坡、巖質邊坡、二元結構邊坡等。邊坡常見的危險類型有：風化剝落、流石流泥、落石、崩塌、傾倒、崩塌、屈曲、滑動、滑動、滑坡、錯列等11類。

1.3 邊坡穩定性的理論分析

影響邊坡穩定的因素很多。由于地層巖性的差異，邊坡工程邊坡的變形破壞形態也不盡相同。坡體的幾何形態和地表形態對其穩定性有很大的影響。斜坡越高，邊坡與崩塌頂板間的應力區間越大，邊坡的剪應力越大。由此可以推斷，斜坡的穩定性會隨斜坡的增大而變差。巖層的褶皺形態對坡體的變形有很大的影響。在地質條件復雜的情況下，邊坡的穩定性一般很低。在巖土工程中，巖土體受水的作用是引起邊坡失穩與變形的主要原因。水和巖石、土壤中的礦物質會產生物理或化學作用，從而使巖石和土壤中的礦物質元素改變，從而使巖石和泥土斷裂或松動。邊坡的穩定也受地震和爆炸等因素的影響。爆炸引起的震動會使邊坡的應力分布發生變化，爆炸會使土壤中的微粒相互結合，這將極大地降低巖土的抗剪承載能力，使其發生幾何形變，從而對其穩定性產生直接的影響［2］。

1.4 高填方邊坡在巖土工程中的應用

我國2/3的土地都是山區和丘陵地帶，山區和丘陵地帶地勢起伏，形成了復雜的地形。近幾年，隨著城市化進程的加快和人口的增多，各種類型的建筑物都在擴建，部分區域的高填土邊坡也逐漸變成了土地承重的建筑物。道路、住宅樓、機場和其他建筑物經常位于高填土邊坡的頂端。高填土邊坡一旦發生失穩，必然會給居民的生產、生活帶來極大的危害。因此，在進行巖土工程時，應結合具體情況，采取相應的措施，以進一步改善邊坡的穩定性，促進社會穩定發展。

2 影響斜坡穩定性的幾個因素

邊坡的穩定性受多種因素的影響，其中包括：巖土結構、地質構造、風化、水、人為因素、地應力。

（1）巖土構造：巖土的構造形式和構造表面是其強度最薄弱的方面。巖土力學性能的非連續、非均勻性是其重要原因。同時，邊坡與巖土結構面之間的關系對邊坡的穩定起著重要作用。巖體的構造特征、產狀、成因等因素對巖體的穩定性有較大的影響。

（2）巖土特性：巖土特性是邊坡穩定的主要因素。不同類型的土體具有不同的物理機械特性，從而影響邊坡的穩定。比如，滑坡的穩定性通常是在土坡上出現的，而崩塌主要是由于巖石的不穩定。若斜坡硬度較低，易風化、易腐蝕、穩定性差、強度低的巖土體構成的邊坡穩定性差。反之，若采用具有較好物理機械性能的土體，則因其巖石特性的差異，其穩定性較好［3］。

（3）水的作用：水對巖石的物理機械性能有一定的影響，因此，對邊坡的穩定性也有一定的影響，包括降雨、地表水、地下水三大類，其中，降雨為主要影響因素。

（4）風化：在坡面上，由于長期與外部環境的接觸，使其產生了緩慢的物理化學作用，從而形成了疏松的沉積物。風化作用是一種緩慢的作用，它會導致斜坡上的堅硬巖石失去其原有的強度，進而導致滑坡的穩定性下降。

（5）地質結構：邊坡的地質結構也會影響邊坡的穩定。總體上，在構造復雜、褶皺多的區域，邊坡處于不穩定狀態，新構造頻繁發生。

（6）人為：人類不斷地進行工程建設，以發展生產。邊坡開挖或回填均會對邊坡產生一定的外力，從而影響邊坡的穩定。在土石方開挖時，由于人工破壞了土體本身的應力平衡，導致邊坡原有的穩定性下降。但是，人們還是會通過土釘、抗滑樁、錨索等方法來有效地改善邊坡的穩定性。

（7）地應力：是指在沒有受到外界干擾的情況下，巖石內部的初始應力，地心引力、地熱以及其他因素對地球造成的壓力。劇烈的地應力作用會使巖石的物理性能發生變化，從而使其物理和機械性能發生變化。在土方開挖過程中，地應力是影響邊坡穩定性的最主要因素。

3 高填方邊坡在巖土工程中的穩定性改進

在巖土工程建設中，由于地形、地貌等因素的影響，存在著高填深開挖的問題。盡管在工程實踐中，可以在原狀土處理后進行填方工程，但由于其原有的結構狀況已被破壞，導致后期工程中易發生壓實，從而對高填方邊坡的穩定產生不利影響。為了防止高填方邊坡的安全隱患，必須采用科學的治理措施［4］。

做好巖土工程，邊坡穩定是關鍵。當然，要提高邊坡防護效果，采用邊坡防護、螺栓加固防護、立柱防護等物理技術可以提升整體邊坡防護效果。此外，還可以通過植保技術和多種邊坡綠化方法進行防護、穩定邊坡，使邊坡穩定性得以提高。

3.1 巖土工程中的護坡技術

3.1.1 邊坡穩定技術

主要的邊坡防護技術如下。第一，先噴砂漿，再噴混凝土。主要用于易風化開裂的邊坡，對巖石進行深度風化，保持邊坡穩定，保護邊坡不倒塌。當然，單獨噴灑混凝土會對公路環境造成嚴重的不良影響，消耗大量原材料，因此在施工時應注意。第二，勾縫和灌漿。主要用于較硬且不易風化的巖質邊坡，是多節理裂縫邊坡的尖頭技術和節理裂縫大而深的邊坡的注入技術。第三，修筑防護墻。適用于嚴重風化的軟巖斜坡，防護墻應建在比較穩定的斜坡段上，以保護斜坡免受侵蝕。

3.1.2 螺栓加固與防護技術

錨桿加固保護技術可以保證破碎結構的硬巖和分層結構的不連續土層處于穩定狀態，其是利用錨桿的強度來克服破碎巖層的外力，使邊坡具有更穩定、更緊湊的效果。

3.1.3 立柱防護技術

柱護技術可以防止滑坡的發生，它包括以下種類。（1）防滑擋土墻。其是放置在滑坡的前緣并且必須深埋在滑坡面以下的承重層中，以免被推離滑坡體。該技術采用重力法，利用墻體的重量來抵消滑塊向外的力，以保持坡度穩定。（2）防滑柱。防滑樁深埋在穩定滑體中，滑坡的推力通過樁與圍巖的夾擠作用傳遞到穩定土層，然后穩定土層的錨固作用于穩定土層，使斜坡處于穩定保持狀態。

3.2 邊坡維護中的生物防護技術

采用生物技術和生物工程技術，可以有效改善邊坡的巖土結構，保持水土環境組成穩定，從生態層面保證邊坡不受破壞，更好地治理邊坡環境，為各巖土工程的發展提供了極大的便利。其包括以下方面。

3.2.1 草坪保護

此方法必須在相對穩定的山坡環境中進行，同時針對不同種類邊坡，草坪的養殖技術也不同。例如：在松散的表面斜坡，就可以通過人工播種特定的草籽，利于生長；而遇到巖土結構較硬的邊坡，則必須是進行移栽，利于存活；而對于工作環境惡劣的斜坡，則是要進行無人機噴灑草籽；對于容易受到暴風雨侵襲的斜坡，在斜坡上鋪設植草膠帶，則可以更好地防止雨水撞擊斜坡。草坪防護技術簡單易行、經濟實用，既能保證坡面處于穩定狀態，又能保持良好的環境，可以推廣大力利用。

3.2.2 植樹保護

在緩坡上植樹，可使坡面更加穩定，防止坡面被水流侵蝕嚴重。當然，種植的樹木也必須是低矮的灌木，根系發達，枝葉茂盛，才能在山坡上穩定生長。另外，防止嚴重的邊坡侵蝕，保持良好的水土環境，還可以采用新型防護材料的三維網格加固邊坡，使地面環境更有利于草種在網格中快速生長，既保護環境，同時也可以維護邊坡穩定，一舉多得。

4 結語

在目前的工程建設中，由于不同地區的特點存在很大的差異，導致了在施工中產生了大量的高邊坡，而邊坡自身的穩定性又會對工程的施工造成很大的影響。在巖土工程中，采用邊坡加固技術可以有效地解決高填方深基坑的問題，并通過對邊坡進行加固，使其能夠保持自身的穩定，從而防止因變形引起的土體損壞。